传感与检测技术-项目四 压阻式压力传感器在数字-1

任务一压阻式压力传感器的识别、检测和选用１.压阻式压力传感器的结构及工作原理压阻式压力传感器又称扩散硅压力传感器,是压力式传感器的一种,利用单晶硅的压阻效应工作.如图４-９所示,压阻式压力传感器采用单晶硅片为弹性元件,在单晶硅膜片上利用集成电路的工艺,在单晶硅的特定方向扩散一组等值电阻,并将电阻接成桥路,单晶硅片置于传感器腔内.压阻式压力传感器的工作原理如图４-１０所示,当不受力作用时,电桥处于平衡状态,无电压输出;当受到压力作用时,单晶硅产生应变,使直接扩散在上面的应变电阻产生与被测压力成比例的变化,电桥失去平衡而输出电压,且输出的电压与压力成比例.下一页返回任务一压阻式压力传感器的识别、检测和选用２.压阻式压力传感器的特点优点：(１)灵敏度非常高,比金属应变片式压力传感器的灵敏度系数要大５０~１００倍,有时传感器的输出无须放大,可直接用于测量.(２)压力分辨率高,它可以检测出１０~２０Pa的微压.(３)采用集成电路工艺加工,测量元件的有效面积可做得很小,故频率响应高、整体尺寸小、质量轻.(４)工作可靠,综合精度高,且使用寿命长.(５)便于实现数字化.缺点：传感器对温度比较敏感,其温度误差较大,且制造工艺较复杂.上一页下一页返回任务一压阻式压力传感器的识别、检测和选用３.MPX２１００DP传感器技术指标MPX２１００DP是一种压阻式压力传感器,在硅基片上用扩散工艺制成４个电阻值相等的应变元件构成惠斯顿电桥.电桥有恒压源供电和恒流源供电两种供电方式.当压力传感器受到压力作用时,一对桥臂的电阻值增大ΔR,另一对桥臂的电阻值减小ΔR,电阻变化量ΔR与压力成正比,即ΔR＝KP,电桥输出电压uo＝E(ΔR/R)＝(EK/R)P,即电桥输出电压与压力P成正比.MPX２１００DP有４个引脚,１脚接地,３脚加电源,２脚和４脚之间输出与压力成正比的差模电压信号.MPX２１００DP传感器的技术指标如表４-１０所示.上一页返回任务二简易数字压力计电路制作１.压阻式压力传感器的选用简易数字压力计电路中的压阻式压力传感器选用型号为MPX２１００DP的压阻式压力传感器.２.制作步骤、方法和工艺要求(１)对照元器件清单清点元器件数量,检测MPX２１００DP压阻式压力传感器的质量好坏.(２)按照图４-１１制作电路.集成电路OP０７、MC７８０５、ICL７１０７、５０１１BH使用集成电路插座安装,集成电路插座焊好后再安装OP０７、MC７８０５、ICL７１０７、５０１１BH.每个元器件的摆放应以ICL７１０７为中心,靠近所连接的ICL７１０７管脚进行摆放.元器件摆放要整齐,连接导线要横平竖直,焊点要大小均匀、圆滑且有光泽.下一页返回任务二简易数字压力计电路制作(３)检查无误后进行通电调试.３.MPX２１００DP压阻式压力传感器使用注意事项(１)焊接前,先检测MPX２１００DP压阻式压力传感器的外观.如果传感器的引脚有污物,需用布轻轻擦拭或用小刀轻刮,但注意用力不要过猛.(２)检查MPX２１００DP端口尺寸,保持端口气管安装孔的清洁.上一页下一页返回任务二简易数字压力计电路制作(３)焊接时,一定要找准MPX２１００DP的４个引脚,并注意引脚的朝向.仔细观察,有个小缺口的是１脚,依次下来是２、３、４脚.(４)使用过程中,避免高低温干扰、高低频干扰和静电干扰.(５)对MPX２１００DP加压时,注意不要超过其工作压力,防止压力过载.上一页返回任务三简易数字压力计电路调试１.电路组成(１)压力检测电路:由压阻式压力传感器MPX２１００DP组成,感受压力,并传送给放大器.(２)放大电路:由IC１、IC２、Rp１等组成,将接收到的压力信号放大,以获得仪器放大器所需的高输入阻抗.通过调节Rp１调节放大器的增益,校准满量程压力时的显示数字.(３)差动放大器:主要由IC３组成,获得较高的CMRR(运算放大器共模抑制比).(４)调零电路:主要由IC４、Rp２组成,通过调节Rp２完成电路的调零设置.下一页返回任务三简易数字压力计电路调试(５)A/D转换电路:主要由IC５组成,将IC３输出的模拟电压转换成数字量,驱动LED显示器显示.(６)显示电路:由LED显示器组成,将检测到的压力以数字形式显示出来.２.调试步骤(１)把气管套在MPX２１００DP的两个测压头内,一定要把气管套紧,以免漏气.(２)接通电源,调节Rp２,使LED显示器显示数字为零,完成电路的调零设置.上一页下一页返回任务三简易数字压力计电路调试(３)打开气泵,给MPX２１００DP施加压力,慢慢调节气泵,使压力逐渐增大,注意动作要轻缓,不要太猛、太急.(４)施压至０.１MPa时,停止施压,此时已达到MPX２１００DP的工作压力,观察LED显示器的显示压力,调节Rp１,使得显示压力与气泵输出压力吻合,完成数字压力计的校准工作.(５)调节气泵,使得压力在０